淺談CSM 工法在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

楊坤桂

合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司（361000）

CSM(雙輪銑深層攪拌）工法施工速度快，比較適合應(yīng)用在復(fù)雜場地，有著較好的防滲效果、垂直控制度以及環(huán)保效果，可應(yīng)用在地基加固、基坑止水帷幕、基坑擋土墻等多項(xiàng)工程中。

1 CSM 工法簡介

1.1 闡述 CSM 工法

CSM 是一種新型的雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻的施工工法。這項(xiàng)技術(shù)起源于德國的雙輪切削和銑削技術(shù)，是結(jié)合目前的液壓槽銑床和深層攪拌技術(shù)的一種新型巖土工程施工技術(shù)（如圖1 所示）。在施工現(xiàn)場摻入膨潤土和水泥漿，可用于防滲墻、止水帷幕、擋土墻、地基加固等工程。與其他深層攪拌技術(shù)相比，CSM 技術(shù)對地層具有較高的適應(yīng)性，能夠切割堅(jiān)硬地層，如巖層。

圖1 雙輪銑深攪設(shè)備平面布置示意圖

1.2 特征

設(shè)備采用桿式結(jié)構(gòu)，成樁的深度遠(yuǎn)大于常規(guī)的設(shè)備，深度最大為48 m，可成墻厚度分別為800 mm、1 000 mm、1 200 mm，單次成槽寬度 2 800 mm，套銑寬度 300～400 mm。設(shè)備的成樁深度、尺寸、垂直度等控制準(zhǔn)確，能夠確保施工質(zhì)量和工藝，從而實(shí)現(xiàn)無縫墻體，開展無縫連接。設(shè)備有著較高的使用率和功效。設(shè)備在地層上有著適應(yīng)性，無論是軟土或者是巖石地層均能夠進(jìn)行切削攪拌。設(shè)備有著較高的自動化程度，各功能部位均可設(shè)置傳感器。實(shí)施過程可實(shí)時掌控施工質(zhì)量，在施工時不會有振動情況出現(xiàn)。

2 工程概況及工程地質(zhì)條件

2.1 工程概況

漳州建發(fā)璽院項(xiàng)目由福建兆和房地產(chǎn)有限公司投資建設(shè)，香港華藝設(shè)計(jì)顧問有限公司設(shè)計(jì)，廈門華巖勘測設(shè)計(jì)有限公司勘察，合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司承擔(dān)項(xiàng)目的監(jiān)理業(yè)務(wù)。

項(xiàng)目位于漳州市龍文區(qū)步文鎮(zhèn)湖閣路與湖濱路交匯處，北側(cè)為建發(fā)碧湖雙璽住宅用地，東側(cè)碧湖生態(tài)公園，西側(cè)為已建安置房，南側(cè)為城投碧湖城市廣場用地?？偨ㄖ拿娣e為166 756.95 m2，其中地下建筑面積為35 900.6 m2，地上建筑面積為130 856.3 m2。除 3#、4#、6#樓為 2 層地下室以外，其余樓棟均為 1 層地下室。1#、6#樓地上 39 層，2#樓地上 25 層，3#樓地上 12 層，4#樓地上 33 層，5#樓地上 32 層，7～18#樓地上 3 層。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，本基坑開挖深度4.0～9.1 m。2 層地下室的支護(hù)結(jié)構(gòu)為CSM 工法樁支護(hù)，樁身長度進(jìn)入殘積黏性土層大于等于2 m，墻厚800 mm，每幅長度 2.8 m，內(nèi)插 700×300×13×24H 型鋼，型鋼間距1.2 m。本基坑支護(hù)側(cè)壁安全等級為二級，重要性系數(shù)為1.0?；悠马? m 范圍內(nèi)不得堆載，2 m 外嚴(yán)禁超載。場地地面附加荷載按20 KPa 考慮，其余區(qū)域地面附加荷載按10 KPa 考慮。

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場鉆探土質(zhì)鑒別，結(jié)合現(xiàn)場原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，在鉆孔揭露深度范圍內(nèi)，對場地各巖土層的評價(jià)如下。

1）素填土。其土壤裸露在地表，分布在整個場地。該層底坡基本平緩，總體分布均勻。此層的強(qiáng)度較低，壓縮性能較好，但是工程地質(zhì)性能差。

2）細(xì)砂。此層分布于場地各處，具有液化傾向、中等壓縮性、中等強(qiáng)度，屬于一般工程，性能屬于中等。

3）粉質(zhì)黏土。該層主要是在場地北側(cè)分布，部分鉆孔壓縮性高、強(qiáng)度低、工程地質(zhì)性能差。

4）淤泥質(zhì)土。該層鉆孔多分布于深部，力學(xué)性能較差，屬于低強(qiáng)度、高壓縮性地基土，有著較差的工程地質(zhì)性。

5）中砂。主要分布在場地南側(cè)，有68 個鉆孔，物理性質(zhì)指標(biāo)好，有著較高的強(qiáng)度，土層的工程性能也較好。

6）圓礫。分布在全場地，有著較好的工程地質(zhì)性，但卻屬于中等強(qiáng)度，具有壓縮性，能夠作為擬建建筑物地基持力層。

7）殘積黏性土。在此層面雖然存在鉆孔缺失，但是剩余鉆孔也分布在各處，力學(xué)性質(zhì)好，但埋深深度大，不適合作為天然地基基礎(chǔ)持力層。在使用過程中需要注意土層的水穩(wěn)性，在浸泡后，容易讓土體崩解。

8）全風(fēng)化花崗巖。該層水平方向分布較均勻，但垂直方向隨深度風(fēng)化程度逐漸減弱，均勻性較差，屬具較高強(qiáng)度、較低壓縮性地基土，工程力學(xué)性質(zhì)及穩(wěn)定性較好，可作為擬建物樁基礎(chǔ)樁端持力層。

3 CSM 工法施工工藝

1）現(xiàn)場場地。施工場地碾壓平整密實(shí)，鋪設(shè)30 mm 厚鋼板確保設(shè)備行走和施工時機(jī)身平穩(wěn)。對局部松散的土層，事前回填渣土，分層夯實(shí)或注入水泥與原狀土混合，場地承重荷載以能行走雙輪銑削攪拌鉆機(jī)為準(zhǔn)，以確保施工機(jī)械的安全[1]。

2）CSM 施工方法墻體放樣。根據(jù)甲方提供坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)、總平面布置圖、圍護(hù)工程施工圖。按圖放出樁位控制線，設(shè)立臨時控制標(biāo)志，并進(jìn)行技術(shù)復(fù)核。

3）溝槽開挖。當(dāng)CSM 施工墻體放線以后，先將地下連續(xù)墻導(dǎo)墻處原混凝土拆除，用1 000 mm×1 000 mm 寬的1m3挖掘機(jī)挖溝，及時清除地下障礙物，確保雙輪銑攪拌墻能夠正常開展工作。

4）雙輪銑攪拌機(jī)就位。雙輪銑攪拌機(jī)銑頭需要在墻中心線及各標(biāo)線上定位，應(yīng)合理控制偏差在±2 cm。操作者通過觸摸控制和調(diào)整銑削頭的姿態(tài)及安裝在銑削頭內(nèi)部的測斜儀，可進(jìn)行墻體的垂直精度管理。墻體的垂直度不大于1/300。

5）銑進(jìn)攪拌。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)銑削深度為大于設(shè)計(jì)深度0.2 m。控制銑輪下沉和提升速度，盡量作到勻速下沉和提升，保證成墻質(zhì)量均勻。對下沉較困難地層可根據(jù)速度差異調(diào)整該地層水泥漿流量，以保證水泥上下?lián)饺刖鶆?。在掘進(jìn)過程中按規(guī)定一次注漿完畢，注漿壓力控制在2.0～3.0 MPa。下沉成槽時每立方被攪拌土體摻入50～100 Kg 膨潤土，膨潤土泥漿的配合比通常為70～90 kg/m3。在提升成墻攪拌時，實(shí)體墻水泥摻量為360 kg/m3+90 kg/m3膨潤土，水灰比控制在1.0～1.2。整個過程氣壓應(yīng)控制在0.5～0.8 MPa。CSM 工法施工過程會產(chǎn)生廢泥漿，廢泥漿的體積大約為合成槽體積的20%。施工中該部位的廢泥漿用水泵抽出，排入廢泥漿池沉淀。

6）H 型鋼插入。型鋼插入前應(yīng)先均勻涂刷減摩劑，在溝槽定位線上標(biāo)識型鋼插入平面位置，然后將H 型鋼中心對準(zhǔn)樁位中心，用線錘校核垂直度，慢慢垂直插入水泥土攪拌樁體內(nèi)，下插至設(shè)計(jì)深度。型鋼插入長度、垂直度、平面位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

7）墻體搭接。在施工時嚴(yán)格控制樁位并作出標(biāo)識，確保搭接滿足30 cm，以達(dá)到墻體整體連續(xù)及止水效果。為了讓墻體搭接效果更理想，應(yīng)防止順幅施工兩個銑輪銑削強(qiáng)度不同造成墻體偏位的情況，雙輪銑攪拌墻作業(yè)需要使用跳打施工方式，可以確保墻幅之間有足夠的搭接長度（如圖2 所示）。搭接施工相鄰樁的間歇時間不超過24 h，當(dāng)搭接施工超過24 h 就要放慢攪拌速度，確保接縫施工質(zhì)量。

圖2 墻體搭接長度

CSM 工法水泥土攪拌墻成墻允許偏差應(yīng)符合表1 的規(guī)定。

8）處理特殊情況。分析了可能導(dǎo)致施工縫出現(xiàn)的施工環(huán)節(jié)和因素，并詳細(xì)確定了搭接長度，制訂了人員、設(shè)備、材料等有針對性的應(yīng)急物資和應(yīng)急處理方案，以保證墻體搭設(shè)區(qū)的墻體強(qiáng)度和攪拌均勻性。在排除異常故障時，要加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，每班重點(diǎn)檢查動力系統(tǒng)、銑頭、銑刀，配備備用發(fā)電機(jī)組。在電源異常的情況下，備用發(fā)電機(jī)組可及時恢復(fù)泥漿供應(yīng)、氣壓和正?；旌喜僮?，從而避免因延遲造成的鉆探事故。為保證試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)和質(zhì)量的準(zhǔn)確性，要配備專門的質(zhì)檢工程人員，各班組質(zhì)檢員要及時跟蹤監(jiān)測過程，嚴(yán)格監(jiān)控CSM 工法施工流程和成型墻體質(zhì)量，保證工程順利開展。若是發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)質(zhì)量問題，則應(yīng)在第一時間和業(yè)主、設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，便于及時制訂補(bǔ)救方案，避免造成更大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

9）型鋼拔出回收。地下室主體結(jié)構(gòu)施工完畢且恢復(fù)地面后，開始拔除H 型鋼，采用液壓千斤頂，利用混凝土圈梁的反力座，在H 鋼端頭上裝插板，把H 鋼接長，再安裝上夾具，用2 只液壓千斤頂將H型鋼頂松、頂起，逐步將H 型鋼頂出地面。用吊車吊牢H 型鋼，待H 型鋼全部拔起后，現(xiàn)場放平并統(tǒng)一堆放。用水灰比為1.0 的水泥漿填充H 型鋼拔出后的空隙，減少對周圍建筑物的影響。

表1 CSM 工法水泥土攪拌墻成墻允許偏差

4 結(jié)語

CSM 工法墻內(nèi)插型鋼，有著較高的成墻效率，防滲效果好，對周邊環(huán)境影響小，能夠取替?zhèn)鹘y(tǒng)連墻技術(shù)，安全可行。基坑工程完成后，可以回拔H 型鋼重復(fù)利用，減少資源消耗，降低工程成本。CSM 工法在軟土地區(qū)的地下空間資源開發(fā)中將發(fā)揮更大的作用。